●　进入睡眠

这是漫长又紧张的一天。在给了妻子一个晚安吻之后，你侧躺在一边，几秒钟就沉沉睡去了。好吧，至少在睡觉期间化学会放过你吧？但事实并非如此。

古希腊人认为睡眠由睡神修普诺斯（Hypno或Hypnos，希腊语?πνο?）掌管，他是黑暗神厄瑞玻斯（Erebus，希腊语?ρεβο?）的儿子、死神塔纳托斯（Thanatos，希腊语Θ?νατο?）的孪生兄弟。希腊众神中还有掌管我们梦境的梦神（Oniros），他是大地女神或黑夜女神之子。后来，奥维德（Ovidio）在他的《变形记》（Metamorfosi）中指出，修普诺斯和黑夜女神的儿子墨菲斯（Morpheus）是我们梦境的创造者。

除了神话，无论是从睡眠的作用还是从睡眠的机制方面来说，睡眠一直是一个有趣的科学之谜。研究睡眠-觉醒交替的学者头脑中最早产生的想法之一就是，在睡眠开始时，有某种化学物质在我们血液中循环。然而，这一假设在通过观察连体婴儿的行为之后，很快就被推翻了。这些双胞胎，由于身体上的结合，必然具有相同的循环系统，但他们却能彼此独立地入睡。因此，并不是血液中存在的某些物质让我们入睡。

1910年，法国人勒内·勒让德（Ren Legendre）和亨利·皮隆（Henri Piron）发表了他们对狗的实验结果[74]。他们强迫一些狗在10天内保持清醒，然后抽取它们的脑脊液并注射到其他狗的神经系统中。大约一个小时后，其他狗就陷入了深深的睡眠。这一结果表明，脑脊液中存在某种能够诱发睡眠的物质。勒让德和皮隆称这种物质为催眠毒素（hypnotoxin）。同年，日本人石森国臣（Kuniomi Ishimori）也进行了类似的实验，得出了相同的结论[75]。他将这个假设中引起睡眠的物质称为深生物质（hypogenic substances），还试图分离出这种物质，但最终失败了。

1964年，莫尼耶（Monnier）和霍斯利（H?sli）[76]确定了一种被称为δ睡眠诱导肽（delta-sleep inducing peptide）[77]的物质，这种物质取自沉睡兔子的血液，其他兔子注射后会产生睡眠。但该观点遭到其他研究人员的质疑。

1967年，美国科学家约翰·帕彭海默（John Pappenheimer，1915—2007）用山羊做了与勒让德、皮隆和石森类似的实验[78]。从山羊的脑脊液中，他能够分离出所谓的S因子。该因子在1982年被确定为是胞壁酰二肽（Muramyl peptide），这是一种由免疫系统产生的分子。脑脊液中还有许多其他物质，包括δ睡眠诱导肽、脂多糖（Lipopolysaccharide）、前列腺素（prostaglandin）、白介素-1（Interleukin-1）、干扰素-a2（interferon-a2，一种诱导肿瘤细胞坏死的因子）、血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide）和血清素（serotonin）。我们已经发现，其中的许多物质也能够影响体温和身体的免疫反应。

特别是同样存在于细菌的细胞壁中的胞壁酰二肽，它负责触发免疫反应，产生所谓的细胞因子（cytokine），进而产生抗体和巨噬细胞。因此，当身体受到传染病的影响，并伴随发烧时，也会有更强的睡意。根据这些证据，有人认为睡眠可能在优化免疫反应过程中起重要作用。

但是目前尚不清楚睡眠是直接受胞壁酰二肽的介导，还是由受到胞壁酰二肽刺激的细胞因子引发的。

根据其他理论，前列腺素是睡眠机制的基础。从化学角度来看，前列腺素是属于类花生酸（Eicosanoids）类的分子。类花生酸是多不饱和脂肪酸，是花生四烯酸（Arachidonic acid）的衍生物。图40所示为花生四烯酸的分子结构。

图40　花生四烯酸的分子结构

类花生酸参与了维持人类生理健康的多个重要过程。包括：炎症、与创伤或疾病有关的发热和疼痛、凝血、血管收缩或舒张的调节、肾脏对钠和水的重吸收、胃液的分泌、生殖系统的某些功能、分娩时子宫平滑肌的收缩。最后，类花生酸还在睡眠-觉醒周期的调节中发挥着重要作用。

如果证明了某些物质可以诱发睡眠，那么我们就有理由发问，究竟是什么决定了我们大脑产生这些物质？具有助眠功能的似乎还有另一种叫作褪黑素（Melatonin）的物质，其化学名称是N-[2-（5-甲氧基-1H-吲哚-3-基）乙基]乙酰胺{N-[2- (5-Methoxy-1H-indol-3-yl) ethyl]acetamide}，是松果体[pineal body，又称脑上腺（epiphysis）]产生的一种激素。松果体位于两个半球之间的大脑深处。在20世纪70年代中期，哈里·林奇（Harry J. Lynch）和同事[79]证明褪黑素的产生遵循昼夜节律，即以24小时为周期而变动。

褪黑素在天黑后不久开始产生，其在血液中的浓度在夜间逐渐增加。最高浓度出现在凌晨2点至4点。之后，随着早晨的临近，浓度开始逐渐降低。暴露在光线下会抑制褪黑素的产生。这一切似乎都是由下丘脑的一个特定区域，即视交叉上核（Suprachiasmatic Nucleus，位于视交叉上方）来调节，它直接接收来自视网膜的信号，而视网膜又受到环境中光线的影响。

在松果体中，褪黑素由血清素（5-羟色胺，5-hydroxytryptamine）转换而来。血清素也是松果体产生的一种物质，当然它也可由身体的其他部位产生。图41所示为血清素的分子结构。

图41　血清素的分子结构

除了作为合成褪黑素的前体，5-羟色胺还有其他重要功能，在调节睡眠—觉醒周期方面也发挥着积极作用。它在白天产生，使我们保持警觉和清醒，刺激学习和记忆活动，提高我们的意识状态和注意力，影响我们的情绪并刺激各种生理活动。在晚上，很大一部分的5-羟色胺会被转化为褪黑素，使人安眠。

还有另一种物质在诱导睡眠方面似乎也很重要，它的名字叫作食欲肽（orexin）。在英语中，它也被称为下视丘分泌素（Hypocretin），翻译成意大利语读起来就有点滑稽，叫作ipocretina[80]。当我们醒着的时候，这种物质的浓度很高。除了使我们保持清醒，高浓度的下视丘分泌素还能使我们保持心情的舒畅、专注和警觉。在睡眠期间，它的浓度就会显著下降。2013年，《自然通讯》[81]发表了一项关于下视丘分泌素作用的有趣研究。加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）的精神病学教授杰罗姆·西格尔（Jerome Siegel）与其合作者发现，患有日间深度嗜睡症[发作性睡眠症（narcolepsy）]和突发性肌无力的人，他们的下视丘分泌素的分泌处于低水平。下视丘分泌素缺乏也可能是导致抑郁症和睡眠过度的原因之一。因此，实验中抑郁症受试者比较嗜睡并不是偶然现象。

通过上面的内容（尽管是以一种总结的方式），我们可以了解到调节我们睡眠-觉醒周期的大脑机制是多么复杂。要认识大脑这个非常精密的机器，道阻且长。但无论如何，这一次化学又发挥了重要的作用。